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文檔簡介
氫能產業發展發展基礎氫能產業發展發展基礎從省內來看,我省氫能產業發展已初步涵蓋制、儲、輸、用各個環節,并在相關技術研發和裝備、材料制造等領域啟動布局,為氫能產業發展打下了一定的基礎。(一)氫氣制備和應用初具規模制氫方面,據初步統計,我省從事氫能制備的企業已有十余家,主要集中在九江、贛州等區域,氫氣年產量約30萬噸。其中,九江兩個制氫項目分別年產氫18.1萬噸和7.5萬噸,為目前省內規模最大的制氫項目;其他年產氫1000噸以上的項目主要為氯堿工業副產氫和甲醇重整制氫,成本相對較低,具備進一步擴大規模的潛力。氫能服務方面,部分企業擁有氫氣制備、提純和管束車運輸能力,已成熟運營市場化氫氣供應服務。氫能應用方面,當前主要集中在石化、化工、有色領域,此外在醫藥、電子等領域也有一定規模的應用,氫能應用領域與我省傳統優勢產業的契合度較高,應用前景較好?;A設施方面,九江市已建成全省第一座日加氫500公斤的油電氫混合站,積極推進氫能船舶研制和應用,為氫能在水陸交通領域示范應用的啟動提供了先決條件。(二)氫能相關科技創新勢頭積極省內重點高校和氫能產業骨干企業充分發揮創新主體作用,搭建了一批氫能科技創新和產品研發平臺,在儲氫合金材料研制、燃料電池電堆與材料制備、工業固廢提取制氫劑等領域取得了積極進展。省內相關研究機構建立了稀土儲氫合金研發試驗線和鎳氫電池研發試驗線,完善了儲氫合金及鎳氫電池性能的測試平臺,提升了我省在儲氫材料領域的技術研發水平,提高了性能測試能力,加快了儲氫合金粉新產品的產業化發展。南昌大學共青城光氫儲技術研究院研發的工業固廢提取制氫劑項目,能夠以相對較低的成本從工業固廢中提取制氫劑。部分企業在多種類型氫燃料電池電源系統的研發上取得了積極成果,已具備年產1000件以上相關產品的生產能力,并正在著力攻關具有更高水平的產品研發。重點高校和骨干企業的創新實踐,為我省氫能產業聚集專業人才、探索產學研結合創新模式提供了有利條件。氫能源的戰略地位整個市場其實大大低估了氫能源未來的發展前景與國家推動氫能源產業鏈的決心,其邏輯在于絕對的自主可控、產業利潤全中國化、減少對石油依賴。目前在新能源汽車中,核心材料就是電池,新能源電池主要有三種,分別是鉛酸電池、鯉動力電池、燃料電池,未來小的技術迭代暫且不考慮,大的技術迭代有鈉離子電池,但主要是替代鉛酸電池和鉀電池中的磷酸鐵鯉電池的。理電池目前作為新能源汽車與儲能電池的主流,使用主要材料為理、鎳、錳、鉆。但是,目前世界上,鯉礦儲量前三位的國家,分別為智利、澳大利亞、阿根廷,鎳礦儲量的前三位,分別是澳大利亞、法屬新喀里多尼亞、巴西;錳礦儲量的前三位,分別是南非、澳大利亞、加蓬;鉆礦的儲量前三位分別是剛果、澳大利亞、古巴這也就意味著什么?一旦中國的錘電池規模發展,中下游企業都將被上游,其次利潤主要都集中到上游去大家可以看看頭部新能源整車企業,蔚來、小鵬、理想、哪吒等,哪一個賺錢了?中游的核心企業,寧德、億緯鯉能哪一個賺大錢了?都是毛利率很低,甚至整車企業,越賣越虧,只有-體化的比亞迪還有一定的利潤,但也毛利率很低。如果完全依賴鯉鎳鉆等資源,這個數十萬億的工業體系一旦完成,如果完全離不開鉀錦等貴金屬,不僅被人死死掐住脖子,新能源產生的利潤也會被上游企業,以及背后的華爾街資本全部吸走。因此站在整個大的國家自主可控、長期能源安全、能源低成本的角度上看,氫能源勢在必行也就是會出現最近幾年開始大規模推動氫能源,現在政策層面幾個億幾十個億的投入,未來就會帶來幾百億、幾千億的產業規模和經濟效益。氫能源的缺點(一)氫能源價格昂貴電解和蒸汽重整是氫提取的兩個主要過程,非常昂貴。這是其在全球范圍內未得到廣泛使用的真正原因。如今,氫能主要用于為大多數混合動力汽車提供動力。需要大量的研究和創新才能發現廉價和可持續的方式來利用這種形式的能源。在此之前,氫能將僅保留給富人。(二)儲存并發癥氯性質之一是它具有較低的密度。實際上,它的密度比汽油小得多。這意味著必須將其壓縮為液態,并在較低的溫度下以相同的方式存儲,以確保其作為能源的有效性和效率。該原因也解釋了為什么必須始終在高壓下存儲和運輸氫氣,這就是為什么運輸和普遍使用遠非可行的原因。(三)它不是最安全的能源氫的功率絕對不應被低估。盡管汽油比氫危險一些,但氫是高度易燃和易揮發的物質,經常引起人們對其潛在危險的關注。與氣體相比,氫氣缺乏氣味,這使得幾乎不可能進行泄漏檢測。要檢測泄漏,必須安裝傳感器。(四)棘手的四處走動由于氫的輕巧,運輸氫是一項艱巨的任務。石油可以安全運輸,因為它大部分是通過管道推動的。煤炭可以方便地用自卸車運輸。當考慮大量運輸氫時,氫也帶來了挑戰,這就是為什么氫主要只以小批量運輸的原因。(五)生成氫能取決于化石燃料氫能是可再生的,對環境的影響最小,但是將其與氧氣分離需要其他不可再生的資源,例如煤,石油和天然氣。生產氫燃料仍需要化石燃料。氫能核心產業鏈(一)制氫環節電解水制氫與裝備,制氫-中國石油、中國石化、衛星化學、寶豐能源、陽光電源、旭陽集團、鴻達興業;制氫裝備-派瑞氫能(718所)、中電豐業、陽光電源+中科院大連化物所、航天507所、蘭石重裝;制氫材料-科力遠。工業副產氫,焦爐煤氣-美錦能源、中國旭陽集團(H);氯堿副氫-濱化股份、鴻達興業。石化原材料制氫,乙烷裂解/丙烷脫氫(制乙烯)-衛星化學、萬華化學、金能科技;天然氣重整-中船718所、亞聯高科;煤制氫-國家能源集團等。(二)儲運環節分離/純化/增壓/液化/儲存/運輸裝備,中集安瑞科、富瑞氫能、中科富海、四川空分、大陸制氧、廈門鎢業、科力遠、安泰科技、武漢氫陽、聚力氫能等。加氫站制造/運營,中船718所、厚普股份、亞聯高科、舜華新能源、深冷股份、林德等;加氫運營:中國石化、厚普股份、亞聯高科、重慶燃氣等。(三)氫能車輛與特種裝備制造商用車專用車與工程機械等,氫能是公認的清潔能源,作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。21世紀,我國和美國、日本、加拿大、歐盟等都制定了氫能發展規劃,并且目前我國已在氫能領域取得了多方面的進展,在不久的將來有望成為氫能技術和應用領先的國家之一,也被國際公認為最有可能率先實現氫燃料電池和氫能汽車產業化的國家。氫能的主要應用領域(一)在電力方面氫能作為多功能載體,可以實現可再生能源體系的整合,不僅用于清潔發電,還能平衡電力需求和可再生能源之間的波動。在可再生能源能力不足或需求高峰時期,氫氣成為清潔能源的來源,在發電中起到脫碳的作用。(二)在供暖方面氫氣可以與天然氣混合使用,所以氫能是未來少數能與天然氣競爭的低碳能源之一。通過與天然氣混合(低百分比的氫氣可以安全地混合到現有的天然氣網絡中),無需對原有的基礎設備進行多少調整,就能提供靈活連續的熱能電能,氫能源進而有望取代傳統化石燃料。(三)在航空領域航空業每年排放9億噸以上的二氧化碳,氫能是發展低碳航空的主要途徑。氫能在飛機上的應用有以下四種途徑:直接在燃氣輪機中燃燒,通過燃料電池用于推進或非推進能源系統,燃料電池和燃氣輪機的混合動力組合,氫基合成燃料。(四)建筑供熱在現有天然氣管道中摻雜氫氣,滿足建筑領域供熱需求,同時減少碳排放量。近中期實施中低比例摻氫,在氫氣濃度(體積最高為10-20%)相對較低的情況下,無需對基礎設施和終端應用進行重大改變,投資成本較低,若混合比例為5%,每年將減少約20萬噸二氧化碳排放。(五)氫能治金目前,國內多個大型鋼企在推進氫煉鋼生產線改造和建設,就已有高爐富氫工藝對現有高爐進行改造,或者建設氣基還原工廠,進行氫能煉鋼,在為下游提供鋼鐵產品的同時實現碳減排。預計2060年,氫冶金粗鋼產量將達4.36億噸,其中采用富氫高爐工藝粗鋼產量為2.26億噸,氣基豎爐工藝粗鋼產量為2.1億噸,生鐵產量將達3.44億噸,其中富氫高爐生鐵產量為1.97億噸,氣基豎爐工藝生鐵產量為1.47億噸。氫能發展狀況(一)制氫制氫環節主要包括電解水制氫、煤制氫、天然氣制氫、生物質制氫、光解制氫、熱化學制氫、工業副產氫等方式。電解水制氫是未來重要發展方向。電解水制氫具有制取過程無污染物和溫室氣體排放、氫氣純度高等優勢。從制取成本看,化石能源制氫約10元/kg,工業副產氫約21元/kg,電解水制氫約30元/kg。受成本因素影響,目前全球約96%的氫氣來源于化石能源制氫和工業副產氫,僅有約4%的氫氣來源于電解水。2018年,中國年氫氣產量約2100萬噸,占全球總產量的比例超過30%,是世界第一大氫氣生產國,其中電解水制氫僅占約5%。隨著可再生能源規?;l展和能源互聯網建設日趨完善,電解水制氫已逐步成為各國能源科技創新和產業支持的焦點。電價是制約電制氫發展的關鍵。目前電價占電制氫總成本比重約為85%,按電制氫電價約0.4~0.6元/kWh計算,我國電制氫成本約30~40元/kg。當電價降低到0.1元/kWh時,電制氫成本可下降至10元/kg與化石能源制氫價格相當。目前各地發展氫能產業,其中氫氣主要來源于化石能源制氫和工業副產氫。(二)儲氫根據狀態,儲氫可分為高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫、有機液態儲氫、固態儲氫。高壓氣態儲氫是我國目前應用最廣泛的氫氣存儲形式,其中35MPa儲氫瓶已批量化應用,70MPa儲氫瓶也步入產業化推廣階段。低溫液態儲氫被認為是前景較好的氫氣大規模存儲發展方向之一,但目前我國液氫僅用于航天,與國外70%左右氫氣采用液氫運輸相比差距較大,且成本是美國等技術壟斷國的20倍以上。(三)運氫運氫主要方式包括氣氫拖車、液氫槽車、管道運輸。目前國外以液氫槽車和管道運輸為主,國內絕大部分采用氣氫拖車運輸并建有少量氫氣管道。國內氣氫拖車運輸發展非常成熟,設計制造技術已達到國際先進水平;液氫槽車運輸在我國僅應用于航天領域,尚不允許民用領域開展液氫公路運輸,但長期來看液氫槽車將取代氣氫拖車成為主要運氫方式;管道運輸仍處于試點示范階段,我國氫氣管道里程僅約400km,占比不到全球總規模的8%,最具代表性的大口徑氫氣管道有濟源-洛陽(25km)、巴陵-長嶺(43km)等。受運輸技術及成本限制,短期內氫能消納以就近消納為主,難以實現遠距離運輸消納。(四)用氫目前我國生產的氫氣95%作為化工行業的原材料應用于傳統工業領域,其余5%用于以氫燃料電池為核心的能源網絡。其中,氫能主要有動力、電力、家庭三個應用方向。1、動力領域應用狀況動力方面,氫氣可用于汽車、飛機、輪船、火箭等領域,其中目前最主要、前景最廣闊的應用場景是氫燃料電池車。氫能汽車包括氫燃料內燃機車、氫燃料電池車兩種。氫燃料電池車能量轉化效率可達60%~80%,而氫燃料內燃機車能量轉化效率僅30%左右,所以業界將氫燃料電池車作為氫能汽車主要發展方向。相比于純電動汽車,氫燃料電池汽車具有續航里程長、燃料加注快(3到5分鐘)、低溫性能好、回收無污染等優勢,在遠距離、載重大、點對點的商用車領域具有良好的應用前景。目前氫燃料電池汽車成本明顯高于燃油和純電動車型,燃油車百公里油費約為50元,純電動汽車百公里電費約為6元(家用充電)~15元(商用充電),氫燃料電池車燃料費用約100元(百公里耗氫量為1.5kg,氫氣價格70元/kg)。在氫氣加注方面,我國具備設計建造35MPa加氫站的能力,而國際主流的70MPa加氫站及其關鍵設備領域在國內仍處于示范驗證階段。到2030年預計將建成1000座加氫站。2、電力領域應用狀況與其他儲能技術相比,氫儲能主要優勢是環保性能好,但其投資成本遠超抽水蓄能、電化學儲能、壓縮空氣儲能,且響應速度慢、效率低,如果制氫電價為0.1元/kWh,則氫儲能能源成本將下降到0.5元/kWh左右,低于電化學儲能能源成本。3、家庭領域應用狀況主要用途是家用燃料電池熱電聯供系統。該方面外國企業技術優勢明顯,國內企業技術水平尚不具備商業化條件。4、國內氫燃料電池狀況氫能應用的核心技術和產品是氫燃料電池。國內氫燃料電池與國際先進水平還存在一定差距,主要表現為使用壽命較短,車用氫燃料電池壽命一般為2000~3000小時,國際領先水平可達到5000小時,另外氫燃料電池關鍵零部件質子交換膜目前僅有美國、日本、德國等發達國家具備商業化供應能力,催化劑等核心材料也主要依賴進口。氫燃料電池汽車的優勢氫燃料電池汽車和傳統燃油車使用習慣相近,和純電動車相比也是有一定優勢的。(一)充電時間VS加氫時間首先在補能這塊,按目前電池容量普遍在50kWh的電動車為例,在快充條件下從低電量充至80%電量,充電時間也得30分鐘左右。而氫燃料電池車加注氫氣只需要三到五分鐘,基本和傳統燃油車加注燃油時間相當。(二)續航里程對比續航里程對于新能源車是繞不開的問題,目前絕大部分的純電車續航里程都比較低,而且還受外界溫氣溫影響,基本適合短途使用。反觀氫燃料電池車,擁有更加接近傳統汽車的巡航里程,同時動力不弱,可以滿足長途行駛,不過這也得看加氫站的覆蓋。(三)國家政策對比到2020年年底,純電動車和插電混合動力汽車的補貼將會完全退出。氫燃料電池汽車是唯一財政補貼不退坡,不限制地方補貼比例上限的車型;并且2020年后,對燃料電池汽車也會持續支持。氫燃料電池汽車看似環保,使用習慣上也更接近傳統燃油車,但是面臨的諸多問題使得它的發展依舊緩慢。氫能源的特點當今世界開發新能源迫在眉睫,原因是所用的能源如石油、天然氣、煤,石油氣均屬不可再生資源,地球上存量有限,而人類生存又時刻離不開能源,所以必須尋找新的能源。隨著化石燃料耗量的日益增加,其儲量日益減少,終有一天這些資源、能源將要枯竭,這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的
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